(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポイントロック点を中心として異なる方向から被観察部を観察する観察装置を備えた医療用観察システムであって、
被観察部の３次元形状を計測する３次元形状計測手段と、
前記３次元形状計測手段が計測した被観察部の３次元形状の計測データに基づき、前記ポイントロック点を前記観察装置の略視野中心軸上における所定の深さ位置に設定するポイントロック点設定手段を有することを特徴とする医療用観察システム。
【請求項２】
前記３次元形状計測手段は、被観察部の表面における前記観察装置の視野中心軸上の点及び視野中心軸周辺の２つ以上の点を測距点とし、各測距点でのＺ軸方向の距離を算出する距離算出手段を有し、
前記ポイントロック点設定手段は、前記距離算出手段が算出した、前記視野中心軸上の測距点でのＺ軸方向の距離と前記視野中心軸周辺の少なくとも２つの測距点でのＺ軸方向の距離とに基づき、前記ポイントロック点を設定することを特徴とする請求項１に記載の医療用観察システム。
【請求項３】
前記ポイントロック点設定手段は、前記距離算出手段が算出した、前記視野中心軸上の測距点でのＺ軸方向の距離と前記視野中心軸周辺の少なくとも２つの測距点でのＺ軸方向の距離とに基づき、前記被観察部の３次元形状を推定し、該被観察部の３次元形状を穴形状と推定した場合、前記ポイントロック点を、前記穴の入り口に設定することを特徴とする請求項２に記載の医療用観察システム。
【請求項４】
前記ポイントロック点設定手段は、前記距離算出手段が算出した、前記視野中心軸周辺の少なくとも２つの測距点でのＺ軸方向の距離が、いずれも前記視野中心軸上の測距点よりも浅い側におけるＺ軸方向の距離の所定の基準位置よりも浅い場合、前記ポイントロック点を、前記視野中心軸上の測距点よりも浅い前記視野中心軸上の所定位置に設定することを特徴とする請求項２に記載の医療用観察システム。
【請求項５】
前記ポイントロック点設定手段は、前記距離算出手段が算出した、前記視野中心軸上の測距点でのＺ軸方向の距離と前記視野中心軸周辺の少なくとも２つの測距点でのＺ軸方向の距離とに基づき、前記被観察部の３次元形状を推定し、該被観察部の３次元形状を山形状と推定した場合、前記ポイントロック点を、前記山のふもとに設定することを特徴とする請求項２に記載の医療用観察システム。
【請求項６】
前記ポイントロック点設定手段は、前記距離算出手段が算出した、前記視野中心軸周辺の少なくとも２つの測距点でのＺ軸方向の距離が、いずれも前記視野中心軸上の測距点よりも深い側におけるＺ軸方向の距離の所定の基準位置よりも深い場合、前記ポイントロック点を、前記視野中心軸上の測距点よりも深い前記視野中心軸上の所定位置に設定することを特徴とする請求項２に記載の医療用観察システム。
【請求項７】
前記３次元形状計測手段は、被観察部の表面における視野中心軸上の点及び視野中心軸周辺の２つ以上の点を測距点とし、前記視野中心軸周辺の夫々の測距点と前記視野中心軸上の測距点とを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす夫々の角度を算出する角度算出手段を有し、
前記ポイントロック点設定手段は、前記角度算出手段が算出した、少なくとも前記視野中心軸周辺の２つの測距点と前記視野中心軸上の測距点とを結ぶ２つの線分と視野中心軸とのなす２つの角度に基づき、前記ポイントロック点を設定することを特徴とする請求項１に記載の医療用観察システム。
【請求項８】
前記ポイントロック点設定手段は、前記角度算出手段が算出した、少なくとも前記視野中心軸周辺の２つの測距点と前記視野中心軸上の測距点とを結ぶ２つの線分と視野中心軸とのなす２つの角度に基づき、前記被観察部の３次元形状を推定し、該被観察部の３次元形状を穴形状と推定した場合、前記ポイントロック点を、前記穴の入り口に設定することを特徴とする請求項７に記載の医療用観察システム。
【請求項９】
前記ポイントロック点設定手段は、前記角度算出手段が算出した、少なくとも前記視野中心軸周辺の２つの測距点と前記視野中心軸上の測距点とを結ぶ２つの線分と視野中心軸とのなす２つの角度が、いずれも鋭角であり、かつ、所定の閾値よりも角度が小さい場合、前記ポイントロック点を、前記視野中心軸上の測距点よりも浅い前記視野中心軸上の所定位置に設定することを特徴とする請求項７に記載の医療用観察システム。
【請求項１０】
前記ポイントロック点設定手段は、前記角度算出手段が算出した、少なくとも前記視野中心軸周辺の２つの測距点と前記視野中心軸上の測距点とを結ぶ２つの線分と視野中心軸とのなす２つの角度に基づき、前記被観察部の３次元形状を推定し、該被観察部の３次元形状を山形状と推定した場合、前記ポイントロック点を、前記山のふもとに設定することを特徴とする請求項７に記載の医療用観察システム。
【請求項１１】
前記ポイントロック点設定手段は、前記角度算出手段が算出した、少なくとも前記視野中心軸周辺の２つの測距点と前記視野中心軸上の測距点とを結ぶ２つの線分と視野中心軸とのなす２つの角度が、いずれも鈍角であり、かつ、所定の閾値よりも角度が大きい場合、前記ポイントロック点を、前記視野中心軸上の測距点よりも深い前記視野中心軸上の所定位置に設定することを特徴とする請求項７に記載の医療用観察システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被観察部の３次元画像を、ポイントロック点を中心として異なる観察方向から観察する機構を備えた手術用顕微鏡や内視鏡等の医療用観察システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の医療用観察システムとしては、例えば、次の特許文献１に記載の手術用顕微鏡がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開１０−１４９３８号公報
【０００４】
特許文献１に記載の手術用顕微鏡は、例えば図１６に示すように、焦準機構（対物レンズ駆動部６２、ラック６４及びピニオン６５等）を有する鏡体５０と、鏡体５０を３次元空間の所望の位置に支持し、少なくとも鏡体５０をその観察光軸上の任意の点（ポイントロック点Ｓ１）を中心に傾斜可能に設定し、かつポイントロック点Ｓ１を鏡体５０の略観察光軸上で移動させることが可能な顕微鏡支持アーム機構（図１６において省略）と、ポイントロック点Ｓ１を移動させる駆動手段としての傾斜ロッド駆動部７１と、ポイントロック点Ｓ１の位置を検出するポイントロック点検出手段としての傾斜ロッド位置検出部７２と、鏡体５０の焦準位置Ｐを検出する焦準検出手段としての対物レンズ位置検出手段６７及び焦準位置検出用カウンタ回路８１と、焦準検出手段（対物レンズ位置検出手段６７及び焦準位置検出用カウンタ回路８１）から入力される実際の焦準位置データと、ポイントロック点検出手段（傾斜ロッド位置検出部７２）から出力される実際のポイントロック点データの差異を比較演算する第１の演算手段としての制御部８２と、焦準位置Ｐとポイントロック点Ｓ１の差異Δｆを予め設定するデータ入力手段８３と、データ入力手段で設定した差異データΔｆを記憶するＥＥＰＲＯＭ８４と、ＥＥＰＲＯＭ８４に記憶された焦準位置Ｐとポイントロック点Ｓ１の差異データΔｆを、第１の演算手段（制御部８２）で演算された演算結果と比較演算し、その演算結果に基づいてポイントロック点Ｓ１を自動的に補正するべく駆動手段（傾斜ロッド駆動部７１）の駆動方向及び駆動量を決定する第２の演算手段としての制御部８２と、第２の演算手段（制御部８２）の演算結果に基づいて駆動手段（傾斜ロッド駆動部７１）を駆動制御する制御手段としての第２ドライバ回路８５を有している。なお、図１６中、６０は対物レンズ、６１Ｒは対物レンズ６０を通る右目用の光軸、６１Ｌは対物レンズ６０を通る左目用の光軸、６３は対物レンズ６０の移動枠、６６は対物レンズ６０が終端に位置したことを検出するためのフォトインタラプタ、８６はレンズ駆動部６２に駆動指令を与える第１ドライバ回路、８７は制御部８２に上述の一連の処理を実行させるためのプログラムを格納したＲＯＭ、８８は制御部８２が暴走した際に強制的な割り込みを行うウォッチドッグタイマ回路である。
そして、特許文献１に記載の手術用顕微鏡では、術者が、データ入力手段８３を用いて焦準指定位置、焦準位置Ｐとポイントロック点Ｓ１の差異データΔｆを入力することで、ポイントロック点Ｓ１を観察光軸上の任意の位置に移動させることができるように構成されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の手術用内視鏡観察では、術者とは別人のスコピストが、観察対象の奥側の情報を得るために内視鏡の位置を手動で変更する。しかし、術者の意図と内視鏡を操作するスコピストの意図とが噛み合わない場合も多く、手術効率の低下を招いている。
また、術者が所望のポイントロック点を中心として視野方向を電動又は手動で変更したいというニーズがある。しかし、術者がポイントロック点を設定する手段は提案されておらず、実現に至っていない。また、焦点深度が深い内視鏡観察では、術者がポイントロック点を認識しながら意図する深さ位置に設定または確認するのはほぼ不可能である。
【０００６】
また、手術用顕微鏡でも同様のニーズがあり、手術用顕微鏡においては、上述した特許文献１に記載の手術用顕微鏡のように、ポイントロック点を中心として異なる観察方向から被観察部の３次元画像を観察できるポイントロック機構が提案されている。
しかし、従来のポイントロック機構では、ポイントロック点は焦点位置に連動して決定されるものとなっている。このため、低倍観察時などの焦点深度が深い観察の場合、ポイントロック点を所望する位置に合致する焦点位置が特定されず、ポイントロック点を所望する位置と実際に決定されるポイントロック点の位置がずれてしまうおそれがある。この場合は、術者がポイントロック点を認識することは困難であり、操作性が良いとはいえない。
また、術部の形状が比較的平坦で、術部の視野中心から周辺部にかけての視界が開けているような場合には、焦点位置とポイントロック点が一致していても、術部の観察に支障は生じないが、術部の形状が穴や山のようになっていて、術部の視野中心から周辺部にかけての視界の一部が遮られるような場合は、焦点位置とポイントロック点が一致していると、術部の観察に支障が生じ易い。
【０００７】
しかも、特許文献１に記載の手術用顕微鏡では、データ入力手段８３を用いて焦準指定位置、焦準位置Ｐとポイントロック点Ｓ１の差異データΔｆを入力することで、ポイントロック点Ｓ１を観察光軸上の任意の位置に移動させるように構成されているが、術者が、ポイントロック点を所望の位置に移動させるための差異データΔｆを数値として把握することが容易ではないため、差異データΔｆの設定値が深さ方向に前後してずれ易く、複数回のデータ入力操作が必要となる等、操作が煩雑化してしまうおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、焦点位置の設定とは独立して、術部の形状に応じて観察に好適な位置にポイントロック点を設定でき、操作者の負担を軽減できる医療用観察システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明による医療用観察システムは、ポイントロック点を中心として異なる方向から被観察部を観察する観察装置を備えた医療用観察システムであって、被観察部の３次元形状を計測する３次元形状計測手段と、前記３次元形状計測手段が計測した被観察部の３次元形状の計測データに基づき、前記ポイントロック点を前記観察装置の略視野中心軸上における所定の深さ位置に設定するポイントロック点設定手段を有することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の医療用観察システムにおいては、前記３次元形状計測手段は、被観察部の表面における前記観察装置の視野中心軸上の点及び視野中心軸周辺の２つ以上の点を測距点とし、各測距点でのＺ軸方向の距離を算出する距離算出手段を有し、前記ポイントロック点設定手段は、前記距離算出手段が算出した、前記視野中心軸上の測距点でのＺ軸方向の距離と前記視野中心軸周辺の少なくとも２つの測距点でのＺ軸方向の距離とに基づき、前記ポイントロック点を設定するのが好ましい。
【００１１】
また、本発明の医療用観察システムにおいては、前記ポイントロック点設定手段は、前記距離算出手段が算出した、前記視野中心軸上の測距点でのＺ軸方向の距離と前記視野中心軸周辺の少なくとも２つの測距点でのＺ軸方向の距離とに基づき、前記被観察部の３次元形状を推定し、該被観察部の３次元形状を穴形状と推定した場合、前記ポイントロック点を、前記穴の入り口に設定するのが好ましい。
【００１２】
また、本発明の医療用観察システムにおいては、前記ポイントロック点設定手段は、前記距離算出手段が算出した、前記視野中心軸周辺の少なくとも２つの測距点でのＺ軸方向の距離が、いずれも前記視野中心軸上の測距点よりも浅い側におけるＺ軸方向の距離の所定の基準位置よりも浅い場合、前記ポイントロック点を、前記視野中心軸上の測距点よりも浅い前記視野中心軸上の所定位置に設定するのが好ましい。
【００１３】
また、本発明の医療用観察システムにおいては、前記ポイントロック点設定手段は、前記距離算出手段が算出した、前記視野中心軸上の測距点でのＺ軸方向の距離と前記視野中心軸周辺の少なくとも２つの測距点でのＺ軸方向の距離とに基づき、前記被観察部の３次元形状を推定し、該被観察部の３次元形状を山形状と推定した場合、前記ポイントロック点を、前記山のふもとに設定するのが好ましい。
【００１４】
また、本発明の医療用観察システムにおいては、前記ポイントロック点設定手段は、前記距離算出手段が算出した、前記視野中心軸周辺の少なくとも２つの測距点でのＺ軸方向の距離が、いずれも前記視野中心軸上の測距点よりも深い側におけるＺ軸方向の距離の所定の基準位置よりも深い場合、前記ポイントロック点を、前記視野中心軸上の測距点よりも深い前記視野中心軸上の所定位置に設定するのが好ましい。
【００１５】
また、本発明の医療用観察システムにおいては、前記３次元形状計測手段は、被観察部の表面における視野中心軸上の点及び視野中心軸周辺の２つ以上の点を測距点とし、前記視野中心軸周辺の夫々の測距点と前記視野中心軸上の測距点とを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす夫々の角度を算出する角度算出手段を有し、前記ポイントロック点設定手段は、前記角度算出手段が算出した、少なくとも前記視野中心軸周辺の２つの測距点と前記視野中心軸上の測距点とを結ぶ２つの線分と視野中心軸とのなす２つの角度に基づき、前記ポイントロック点を設定するのが好ましい。
【００１６】
また、本発明の医療用観察システムにおいては、前記ポイントロック点設定手段は、前記角度算出手段が算出した、少なくとも前記視野中心軸周辺の２つの測距点と前記視野中心軸上の測距点とを結ぶ２つの線分と視野中心軸とのなす２つの角度に基づき、前記被観察部の３次元形状を推定し、該被観察部の３次元形状を穴形状と推定した場合、前記ポイントロック点を、前記穴の入り口に設定するのが好ましい。
【００１７】
また、本発明の医療用観察システムにおいては、前記ポイントロック点設定手段は、前記角度算出手段が算出した、少なくとも前記視野中心軸周辺の２つの測距点と前記視野中心軸上の測距点とを結ぶ２つの線分と視野中心軸とのなす２つの角度が、いずれも鋭角であり、かつ、所定の閾値よりも角度が小さい場合、前記ポイントロック点を、前記視野中心軸上の測距点よりも浅い前記視野中心軸上の所定位置に設定するのが好ましい。
【００１８】
また、本発明の医療用観察システムにおいては、前記ポイントロック点設定手段は、前記角度算出手段が算出した、少なくとも前記視野中心軸周辺の２つの測距点と前記視野中心軸上の測距点とを結ぶ２つの線分と視野中心軸とのなす２つの角度に基づき、前記被観察部の３次元形状を推定し、該被観察部の３次元形状を山形状と推定した場合、前記ポイントロック点を、前記山のふもとに設定するのが好ましい。
【００１９】
また、本発明の医療用観察システムにおいては、前記ポイントロック点設定手段は、前記角度算出手段が算出した、少なくとも前記視野中心軸周辺の２つの測距点と前記視野中心軸上の測距点とを結ぶ２つの線分と視野中心軸とのなす２つの角度が、いずれも鈍角であり、かつ、所定の閾値よりも角度が大きい場合、前記ポイントロック点を、前記視野中心軸上の測距点よりも深い前記視野中心軸上の所定位置に設定するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、焦点位置の設定とは独立して、術部の形状に応じて観察に好適な位置にポイントロック点を設定でき、操作者の負担を軽減できる医療用観察システムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる医療用観察システムの全体構成を概念的に示すブロック図である。
【図２】図１の医療用観察システムの要部構成及び被観察部の形状に対応したポイントロック点の配置を示す説明図で、(a)は要部の模式図、(b)は被観察部の形状に対応したポイントロック点の配置の一例を示す図、(d)は被観察部の形状に対応したポイントロック点の配置の他の例を示す図、(e)は被観察部の形状に対応したポイントロック点の配置の更に他の例を示す図である。
【図３】図１の医療用観察システムを用いて術部を手術するときの観察装置及び手術器具を示す説明図である。
【図４】第一実施形態の医療用観察システムにおける距離算出手段が算出する測距点の一配置例を概念的に示す説明図である。
【図５】測距点が図４に示す配置である場合において、距離算出手段が算出した各測距点での観察装置との距離の関係に応じて、ポイントロック点設定手段によるポイントロック点の設定位置を例示する説明図で、(a)はその一例を示す図、(b)は他の例を示す図、(c)はさらに他の例を示す図、(d)はさらに他の例を示す図、(e)はさらに他の例を示す図、(f)はさらに他の例を示す図である。
【図６】被観察部の表面における観察装置の視野中心軸上の点及び視野中心軸周辺の２つ以上の点として５つの測距点を配置した例を示す説明図で、(a)はその一例を示す図、(b)は他の例を示す図である。
【図７】第一実施形態の医療用観察システムにおける距離算出手段が算出する測距点の他の配置例を概念的に示す説明図である。
【図８】測距点が図７に示す配置である場合において、距離算出手段が算出した各測距点での観察装置との距離の関係に応じた、ポイントロック点設定手段によるポイントロック点の設定位置を例示する説明図で、(a)はその一例を示す図、(b)は他の例を示す図、(c)はさらに他の例を示す図、(d)はさらに他の例を示す図である。
【図９】本発明の第二実施形態にかかる医療用観察システムの概略構成を示すブロック図である。
【図１０】は第二実施形態の医療用観察システムにおける測距点が図４に示した配置例と同様の配置である場合において、角度算出手段が算出した視野中心軸周辺の夫々の測距点と視野中心軸上の測距点とを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす夫々の角度に応じた、ポイントロック点設定手段によるポイントロック点の設定位置を例示する説明図で、(a)はその一例を示す図、(b)は他の例を示す図、(c)はさらに他の例を示す図、(d)はさらに他の例を示す図、(e)はさらに他の例を示す図、(f)はさらに他の例を示す図である。
【図１１】測距点が図７に示した配置例と同様の配置である場合において、角度算出手段が算出した視野中心軸周辺の夫々の測距点と視野中心軸上の測距点とを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす夫々の角度に応じた、ポイントロック点設定手段によるポイントロック点の設定位置を例示する説明図で、(a)はその一例を示す図、(b)は他の例を示す図、(c)はさらに他の例を示す図、(d)はさらに他の例を示す図である。
【図１２】本発明の第三実施形態にかかる医療用観察システムの全体構成を概念的に示すブロック図である。
【図１３】第三実施形態の医療用観察システムにおけるポイントロック点の深さ位置の設定例を示す説明図で、(a)はポイントロック点の深さ位置を自動設定する例を示す図、(b)はポイントロック点の深さ位置を手動で設定する例を示す図である。
【図１４】本発明の第三実施形態の変形例にかかる医療用観察システムの全体構成を概念的に示すブロック図である。
【図１５】第三実施形態の変形例の医療用観察システムにおけるポイントロック点の夫々の設定手順における要部の構成を示す説明図で、(a)は３次元表示装置が表示する被観察部の３次元画像上に指標を重像させるための要部構成を示す図、(b)は深さ位置調整手段を操作して表示される指標、及び指標の奥行きに対応した左右の視差を示す２つの点を(a)のＹ方向からみた概念図、(c)は深さ位置調整手段を介して調整される視差を示す２点の画像中心からの２次元座標系での座標位置を演算する座標位置検出手段及び座標位置検出手段で検出した座標位置に基づき、指標を３次元画像表示装置の画像表示領域の中心軸上に位置させるための実空間上での保持部材の移動距離を演算する２次元方向移動制御手段の演算部を示す図、(d)は２次元方向移動制御手段が演算部の演算結果に基づき、２次元方向移動手段による観察装置の移動の制御に関連する要部の構成を示す図、(e)は深さ位置調整手段を介して調整される視差を示す２点に基づき所定半径を算出する移動規制半径算出手段を示す図、(f)は移動規制半径算出手段が算出した所定半径に基づき、ポイントロック点を観察装置の略視野中心軸上における所定の深さ位置に設定するポイントロック点設定手段を示す図である。
【図１６】従来の医療用観察システムとしての手術用顕微鏡における鏡体付近の構成及び電気回路を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
第一実施形態
図１は本発明の第一実施形態にかかる医療用観察システムの概略構成を示すブロック図である。図２は図１の医療用観察システムの要部構成及び被観察部の形状に対応したポイントロック点の配置を示す説明図で、(a)は要部の模式図、(b)は被観察部の形状に対応したポイントロック点の配置の一例を示す図、(d)は被観察部の形状に対応したポイントロック点の配置の他の例を示す図、(e)は被観察部の形状に対応したポイントロック点の配置の更に他の例を示す図である。図３は図１の医療用観察システムを用いて術部を手術するときの観察装置及び手術器具を示す説明図である。図４は第一実施形態の医療用観察システムにおける距離算出手段が算出する測距点の一配置例を概念的に示す説明図である。図５は測距点が図４に示す配置である場合において、距離算出手段が算出した各測距点での観察装置との距離の関係に応じた、ポイントロック点設定手段によるポイントロック点の設定位置を例示する説明図で、(a)はその一例を示す図、(b)は他の例を示す図、(c)はさらに他の例を示す図、(d)はさらに他の例を示す図、(e)はさらに他の例を示す図、(f)はさらに他の例を示す図である。図６は被観察部の表面における観察装置の視野中心軸上の点及び視野中心軸周辺の２つ以上の点として５つの測距点を配置した例を示す説明図で、(a)はその一例を示す図、(b)は他の例を示す図である。図７は第一実施形態の医療用観察システムにおける距離算出手段が算出する測距点の他の配置例を概念的に示す説明図である。図８は測距点が図７に示す配置である場合において、距離算出手段が算出した各測距点での観察装置との距離の関係に応じた、ポイントロック点設定手段によるポイントロック点の設定位置を例示する説明図で、(a)はその一例を示す図、(b)は他の例を示す図、(c)はさらに他の例を示す図、(d)はさらに他の例を示す図である。
【００２３】
第一実施形態の医療用観察システムは、図１に示すように、観察装置１と、保持機構２と、移動規制制御手段３と、３次元形状計測手段９と、ポイントロック点設定手段７を有している。なお、図１中、２０は被観察対象である。
観察装置１は、例えば、左目用及び右目用の観察光学系と、左目用及び右目用の観察光学系に対応した撮像領域を有する撮像素子を備えた内視鏡で構成されており、視差を有する被観察部の画像を取得することができるようになっている。
保持機構２は、例えば、特許文献１や特開２００７−１５２１２９号公報の夫々図１に示されているような、少なくとも鏡体を略観察光軸上の任意の点を中心に傾斜可能に設定し、かつポイントロック点を鏡体の略観察光軸上で移動させることが可能な顕微鏡支持アーム機構で構成されており、観察装置１または他の手術器具を３次元方向に移動自在に保持する。なお、便宜上、保持機構２の基本的な構成の説明は、省略する。
移動規制制御手段３は、例えば、保持機構２の所定方向への移動を規制する電磁ブレーキ及び、電磁ブレーキに接続するパーソナルコンピュータ等の中央処理装置に設けられた所定の処理回路等からなり、観察装置１または他の手術器具の移動軌跡が後述するポイントロック点設定手段７により設定されたポイントロック点を中心とする所定半径の球面状に規制されるように、保持機構２を制御するように構成されている。なお、本願における所定半径は、例えば、ポイントロック点から観察装置１に備わる観察光学系の対物レンズの先端面までの長さで定義できる。また、所定半径の長さは、観察用途等に応じて変えることができるものとする。
３次元形状計測手段９は、例えば、パーソナルコンピュータ等の中央処理装置に設けられた所定の処理回路からなり、観察装置１が取得した視差を有する被観察部の画像を用いて、例えば図示しない画像処理手段を介して合成される被観察部の３次元画像を基にして、被観察部の３次元形状を計測するように構成されている。
【００２４】
ポイントロック点設定手段７は、例えば、パーソナルコンピュータ等の中央処理装置に設けられた所定の処理回路からなり、３次元形状計測手段９が計測した被観察部の３次元形状の計測データ（例えば、視野中心軸上での凹凸の有無及び凹凸の大きさ）に基づき、ポイントロック点を観察装置１の略視野中心軸上における所定の深さ位置に設定するように構成されている。例えば、図２(b)に示すように、視野中心領域が凸形状である場合、凸部の先端をポイントロック点ＰLに設定する。また、例えば、図２(c)に示すように、視野中心領域が平坦であって視野中心を外れた位置に凸形状の部位がある場合、平坦部をポイントロック点ＰLに設定する。また、例えば、図２(d)に示すように、視野中心領域が凹形状である場合、凹部の底面をポイントロック点ＰLに設定する。なお、被観察部の観察に好適となる位置であれば、例えば、凹部の開口が狭い場合、開口の表面をポイントロック点とする等、凹部の開口の大きさや凸部の大きさに応じて、ポイントロック点を上記とは異なる位置に設けても良い。
【００２５】
電動駆動手段１０は、例えば、モータからなり、保持機構２を電動駆動するように構成されている。
電動駆動量制限手段１１は、例えば、電磁ブレーキ及び、電磁ブレーキに接続するパーソナルコンピュータ等の中央処理装置に設けられた所定の処理回路等からなり、３次元形状計測手段９が計測した被観察部の３次元形状に応じて、電動駆動手段１０による被観察部方向への保持機構２の電動駆動量を制限するように構成されている。例えば、３次元形状計測手段９が計測した被観察部における、観察装置１の視野中心軸上での凹凸の有無及び凹凸の大きさに応じて、図３に示すように、手術器具が術部直近の所定位置に位置したときに手術器具を保持する保持機構２が電動で制御されて駆動を停止し、停止位置よりもさらに術部に手術器具を近接させるためには、保持機構２は手動でのみ移動可能となるように構成されている。
なお、保持機構２は、ポイントロック点設定手段７が設定したポイントロック点を中心とする所定半径の球面状に観察装置１の移動軌跡が規制されるように手動移動が可能なバランスアームを有して構成されている。あるいは、保持機構２は、ポイントロック点設定手段７が設定したポイントロック点を視野中心とする所定半径の球面状に観察装置１の移動軌跡が規制されるように電動移動が可能なロボットアームを有して構成されていてもよい。
【００２６】
ここで、３次元形状計測手段９とポイントロック点設定手段７の構成について、より詳しく説明する。
３次元形状計測手段９は、距離算出手段９ａを有している。距離算出手段９ａは、観察装置１が取得した視差を有する被観察部の画像を用いて、被観察部の表面における観察装置１の視野中心軸上の点及び視野中心軸周辺の２つ以上の点を測距点とし、観察装置１とのＺ軸方向の距離を夫々算出するように構成されている。
ポイントロック点設定手段７は、距離算出手段９ａが算出した、視野中心軸上の測距点での観察装置１とのＺ軸方向の距離と、視野中心軸周辺の少なくとも２つの測距点での観察装置１とのＺ軸方向の距離とに基づき、ポイントロック点を観察装置１の略視野中心軸上における所定の深さ位置に設定する。
【００２７】
例えば、ポリープのような突起状組織を持つ被観察対象を観察することを目的とする場合、距離算出手段９ａは、図４に示すように、観察装置１が取得した視差を有する被観察部の画像を用いて、被観察部の表面における観察装置１の視野中心軸上の点Ｂ及び視野中心軸周辺の２つ以上の点Ａ，Ｃを夫々測距点として、観察装置１とのＺ軸方向の距離を夫々算出するように構成する。
【００２８】
ここで、例えば、図５(a)に示すように、距離算出手段９ａが算出した視野中心軸周辺の測距点Ａ，Ｃと観察装置１とのＺ軸方向の距離ｌA，ｌCが、いずれも視野中心軸上の測距点Ｂ（距離：ｌB）よりも深い位置に設けられる所定の閾値ｌB＋δの位置よりも深い場合、被観察対象２０における被観察部の形状は視野中心部が隆起した凸形状（この形状をここでは「山形状」と定義する。）と推定できる。
その場合、ポイントロック点設定手段７は、例えば、視野中心軸周辺の測距点Ａと測距点Ｃの中間の深さ位置（この位置をここでは「山のふもと」と定義する。）等、視野中心軸上の測距点Ｂよりも深い所定位置にポイントロック点ＰLを観察装置１の焦点位置とは無関係に設定する。
【００２９】
また、例えば、図５(b)に示すように、距離算出手段９ａが算出した視野中心軸周辺の測距点Ａ，Ｃと観察装置１とのＺ軸方向の距離ｌA，ｌCが、いずれも視野中心軸上の測距点Ｂ（距離：ｌB）よりも浅い位置に設けられる所定の閾値ｌB−δの位置よりも浅い場合、被観察対象２０における被観察部の形状は、視野中心部が凹んだ凹形状（この形状をここでは「穴形状」と定義する。）と推定できる。
その場合、ポイントロック点設定手段７は、例えば、視野中心軸周辺の測距点Ａと測距点Ｃの中間の深さ位置（この位置をここでは「穴の入り口」と定義する。）等、視野中心軸上の測距点Ｂよりも浅い位置にポイントロック点ＰLを観察装置１の焦点位置とは無関係に設定する。
【００３０】
また、例えば、図５(c)に示すように、距離算出手段９ａが算出した視野中心軸周辺の測距点Ａ，Ｃと観察装置１とのＺ軸方向の距離ｌA，ｌCが、いずれも視野中心軸上の測距点Ｂ（距離：ｌB）を基準とする所定の閾値ｌB±δの範囲内にある場合、被観察対象２０における被観察部の形状は、視野中心部および視野中心軸周辺にかけて略平坦であると推定できる。
その場合、ポイントロック点設定手段７は、視野中心軸上の測距点Ｂの位置にポイントロック点ＰLを観察装置１の焦点位置に設定する。
【００３１】
また、例えば、図５(d)、図５(e)に示すように、距離算出手段９ａが算出した少なくとも１つの視野中心軸周辺の測距点Ａの観察装置１とのＺ軸方向の距離ｌAが、視野中心軸上の測距点Ｂ（距離：ｌB）を基準とする所定の閾値ｌB±δの範囲内にあり、且つ、少なくとも１つの他の視野中心軸周辺の測距点Ｃの観察装置１とのＺ軸方向の距離ｌCが、視野中心軸上の測距点Ｂ（距離：ｌB）を基準とする所定の閾値ｌB±δの範囲を外れている場合、被観察対象２０における被観察部の形状は、視野中心部を中心とした視野中心軸周辺の一方の側が平坦で他方の側が傾斜した形状であると推定できる。
その場合、ポイントロック点設定手段７は、観察装置１の焦点位置にポイントロック点ＰLを設定する。
【００３２】
また、例えば、図５(f)に示すように、距離算出手段９ａが算出した少なくとも１つの視野中心軸周辺の測距点Ｃの観察装置とのＺ軸方向の距離ｌCが、視野中心軸上の測距点Ｂ（距離：ｌB）よりも深い位置に設けられる所定の閾値ｌB＋δの位置よりも深く、且つ、少なくとも１つの他の視野中心軸周辺の測距点Ａの観察装置１とのＺ軸方向の距離ｌAが、視野中心軸上の測距点Ｂ（距離：ｌB）よりも浅い位置に設けられる所定の閾値ｌB−δの位置よりも浅い場合、被観察対象２０における被観察部の形状は視野中心部および視野中心軸周辺にかけて全体的に一方向に傾斜した形状であると推定できる。
その場合、ポイントロック点設定手段７は、観察装置１の焦点位置にポイントロック点ＰLを設定する。
【００３３】
なお、図４、図５の例では、距離算出手段９ａが算出対象とする測距点を３点として示したが、被観察部の表面における観察装置１の視野中心軸上の点及び視野中心軸周辺の２つ以上の点であれば、測距点は、例えば、図６(a)、図６(b)に示すように５点、さらに図示は省略するが９点ないしそれ以上であってもよい。それらの場合においても、ポイントロック点設定手段７がポイントロック点を上記と同様の制御で設定可能である。
測距点が増えれば、被観察部の３次元形状をより明確に推定できることになり、より適した深さ位置にポイントロック点を設定することができる。さらに、画素ごとに測距点を設ければ、３次元形状を検出でき、より高精度に最適な深さ位置にポイントロック点を設定できる。
【００３４】
また、例えば、被観察対象の穴の中や突起部（山）を観察することを目的とする場合、距離算出手段９ａは、穴の開口や突起（山）の先端部の面積の大きさに応じた位置にポイントロック点を設定するように構成してもよい。
その好適な例を図７に示す。図７の例では、距離算出手段９ａは、観察装置１が取得した視差を有する被観察部の画像を用いて、被観察部の表面における観察装置１の視野中心軸上の点Ｂ及び視野中心軸に隣接する視野中心軸周辺の２つ以上の点Ａ’，Ｃ’及び視野中心軸に隣接する視野中心軸周辺の２つ以上の点Ａ’，Ｃ’よりも視野中心軸から離れた視野中心周辺の２つ以上の点Ａ，Ｃを夫々測距点として、観察装置１とのＺ軸方向の距離を夫々算出するように構成されている。
【００３５】
ここで、例えば、図８(a)に示すように、距離算出手段９ａが算出した視野中心軸に隣接する少なくとも２つの視野中心軸周辺の測距点Ａ’，Ｃ’と観察装置１とのＺ軸方向の距離ｌA'，ｌC'が、いずれも視野中心軸上の測距点Ｂ（距離：ｌB）を基準とする所定の閾値ｌB−δの範囲内にある場合、被観察対象２０における被観察部の穴の開口の面積は広いと推定できる。
その場合、ポイントロック点設定手段７は、視野中心軸上の測距点Ｂの位置にポイントロック点ＰLを観察装置１の焦点位置に設定する。
【００３６】
また、例えば、図８(b)に示すように、距離算出手段９ａが算出した視野中心軸に隣接する少なくとも２つの視野中心軸周辺の測距点Ａ’，Ｃ’と観察装置１とのＺ軸方向の距離ｌA'，ｌC'が、いずれも視野中心軸上の測距点Ｂ（距離：ｌB）を基準とする所定の閾値ｌB＋δの範囲内にある場合、被観察対象２０における被観察部の突起（山）の先端部の面積は広いと推定できる。
その場合、ポイントロック点設定手段７は、視野中心軸上の測距点Ｂの位置にポイントロック点ＰLを観察装置１の焦点位置に設定する。
【００３７】
また、例えば、図８(c)に示すように、距離算出手段９ａが算出した視野中心軸に隣接する少なくとも２つの視野中心軸周辺の測距点Ａ’，Ｃ’と観察装置１との距離ｌA'，ｌC'が、視野中心軸上の測距点Ｂ（距離：ｌB）よりも浅い位置に設けられる所定の閾値ｌB−δの位置よりも浅い場合、被観察対象２０における被観察部の穴の開口の面積は狭いと推定できる。
その場合、ポイントロック点設定手段７は、例えば、視野中心軸周辺の測距点Ａ’，Ｃ’よりも視野中心軸から離れた視野中心周辺の測距点Ａと測距点Ｃの中間の深さ位置（穴の入り口）等、視野中心軸上の測距点Ｂよりも浅い位置にポイントロック点ＰLを観察装置１の焦点位置とは無関係に設定する。
【００３８】
また、例えば、図８(d)に示すように、距離算出手段９ａが算出した視野中心軸に隣接する少なくとも２つの視野中心軸周辺の測距点Ａ’，Ｃ’と観察装置１とのＺ軸方向の距離ｌA'，ｌC'が、視野中心軸上の測距点Ｂ（距離：ｌB）よりも深い位置に設けられる所定の閾値ｌB＋δの位置よりも深い場合、被観察対象２０における被観察部の突起（山）の径の面積は狭いと推定できる。
その場合、ポイントロック点設定手段７は、例えば、視野中心軸周辺の測距点Ａ’，Ｃ’よりも視野中心軸から離れた視野中心周辺の測距点Ａと測距点Ｃの中間の深さ位置（山のふもと）等、視野中心軸上の測距点Ｂよりも深い位置にポイントロック点ＰLを観察装置１の焦点位置とは無関係に設定する。
図５や図８の例から明らかなように、ポイントロック点設定手段７が、距離算出手段９ａが算出した、視野中心軸上の測距点での観察装置１とのＺ軸方向の距離と、視野中心軸周辺の少なくとも２つの測距点での観察装置１とのＺ軸方向の距離とに基づき、ポイントロック点を観察装置１の略視野中心軸上における所定の深さ位置に設定する構成としたことにより、術部の３次元形状に応じて、ポイントロック点が焦点位置と異なる位置、焦点位置のいずれにも設定されうる。即ち、ポイントロック点の設定が焦点位置の設定とは独立したものとなる。
【００３９】
第一実施形態の医療用観察システムによれば、３次元形状計測手段９、ポイントロック点設定手段７を介して、焦点位置の設定とは独立して、術部の３次元形状に応じてより適切な深さ位置に、ポイントロック点が自動的に設定されるので、操作者の負担が軽減できる。また、電動駆動量制限手段１１を介して被観察部方向への保持機構２の電動駆動量が制御されるので、手術器具の術部への衝突を回避でき手術の安全性が向上する。
【００４０】
第二実施形態
図９は本発明の第二実施形態にかかる医療用観察システムの概略構成を示すブロック図である。図１０は第二実施形態の医療用観察システムにおける測距点が図４に示した配置例と同様の配置である場合において、角度算出手段が算出した視野中心軸周辺の夫々の測距点と視野中心軸上の測距点とを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす夫々の角度に応じた、ポイントロック点設定手段によるポイントロック点の設定位置を例示する説明図で、(a)はその一例を示す図、(b)は他の例を示す図、(c)はさらに他の例を示す図、(d)はさらに他の例を示す図、(e)はさらに他の例を示す図、(f)はさらに他の例を示す図である。図１１は測距点が図７に示した配置例と同様の配置である場合において、角度算出手段が算出した視野中心軸周辺の夫々の測距点と視野中心軸上の測距点とを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす夫々の角度に応じた、ポイントロック点設定手段によるポイントロック点の設定位置を例示する説明図で、(a)はその一例を示す図、(b)は他の例を示す図、(c)はさらに他の例を示す図、(d)はさらに他の例を示す図である。
【００４１】
第二実施形態の医療用観察システムは、図９に示すように、観察装置１と、保持機構２と、移動規制制御手段３と、３次元形状計測手段９’と、ポイントロック点設定手段７’を有している。
観察装置１、保持機構２、移動規制制御手段３は、第一実施形態の医療用観察システムと略同じである。
３次元形状計測手段９’は、角度算出手段９ｂを有している。角度算出手段９ｂは、観察装置１が取得した視差を有する被観察部の画像を用いて、被観察部の表面における観察装置１の視野中心軸上の点及び視野中心軸周辺の２つ以上の点を夫々測距点とし、視野中心軸周辺の夫々の測距点と視野中心軸上の測距点とを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす夫々の角度を算出するように構成されている。
ポイントロック点設定手段７’は、例えば、パーソナルコンピュータ等の中央処理装置に設けられた所定の処理回路からなり、３次元形状計測手段９’が計測した被観察部の３次元形状の計測データ（例えば、視野中心軸上での凹凸の有無及び凹凸の大きさ）に基づき、ポイントロック点を観察装置１の略視野中心軸上における所定の深さ位置に設定するように構成されている。詳しくは、角度算出手段９ｂが算出した、少なくとも視野中心軸周辺の２つの測距点と視野中心軸上の測距点とを結ぶ２つの線分と視野中心軸とのなす２つの角度に基づき、ポイントロック点を観察装置１の略視野中心軸上における所定の深さ位置に設定する。
【００４２】
例えば、ポリープのような突起状組織を持つ被観察対象を観察することを目的とする場合、角度算出手段９ｂは、図４に示した配置例と同様、観察装置１が取得した視差を有する被観察部の画像を用いて、被観察部の表面における観察装置１の視野中心軸上の点Ｂ及び視野中心軸周辺の２つ以上の点Ａ，Ｃを夫々測距点として、視野中心軸周辺の夫々の測距点と視野中心軸上の測距点とを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす夫々の角度を算出するように構成する。
【００４３】
ここで、例えば、図１０(a)に示すように、角度算出手段９ｂが算出した視野中心軸周辺の測距点Ａ，Ｃと視野中心軸上の測距点Ｂとを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす角αABZ1，αZ1BCが、いずれも鈍角であり、かつ、所定の閾値αMAX1，αMAX2よりも角度が大きい場合、被観察対象２０における被観察部の形状は視野中心部が隆起した凸形状（この形状をここでは「山形状」と定義する。）と推定できる。
その場合、ポイントロック点設定手段７’は、例えば、視野中心軸周辺の測距点Ａと測距点Ｃの中間の深さ位置（この位置をここでは「山のふもと」と定義する。）等、視野中心軸上の測距点Ｂよりも深い所定位置にポイントロック点ＰLを観察装置１の焦点位置とは無関係に設定する。
【００４４】
また、例えば、図１０(b)に示すように、角度算出手段９ｂが算出した視野中心軸周辺の測距点Ａ，Ｃと視野中心軸上の測距点Ｂとを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす角αABZ1，αZ1BCが、いずれも鋭角であり、かつ、所定の閾値αMIN1，αMIN2よりも角度が小さい場合、被観察対象２０における被観察部の形状は、視野中心部が凹んだ凹形状（この形状をここでは「穴形状」と定義する。）と推定できる。
その場合、ポイントロック点設定手段７’は、例えば、視野中心軸周辺の測距点Ａと測距点Ｃの中間の深さ位置（この位置をここでは「穴の入り口」と定義する。）等、視野中心軸上の測距点Ｂよりも浅い位置にポイントロック点ＰLを観察装置１の焦点位置とは無関係に設定する。
【００４５】
また、例えば、図１０(c)に示すように、角度算出手段９ｂが算出した視野中心軸周辺の測距点Ａ，Ｃと視野中心軸上の測距点Ｂとを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす角αABZ1，αZ1BCが、いずれも鈍角及び鋭角の閾値αMAX1，αMIN1、αMAX2，αMIN2の範囲内にある場合、被観察対象２０における被観察部の形状は、視野中心部および視野中心軸周辺にかけて略平坦であると推定できる。
その場合、ポイントロック点設定手段７’は、視野中心軸上の測距点Ｂの位置にポイントロック点ＰLを観察装置１の焦点位置に設定する。
【００４６】
また、例えば、図１０(d)、図１０(e)に示すように、角度算出手段９ｂが算出した少なくとも１つの視野中心軸周辺の測距点Ａと視野中心軸上の測距点Ｂとを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす角αABZ1が、鈍角及び鋭角の閾値αMAX1，αMIN1の範囲内にあり、且つ、少なくとも１つの他の視野中心軸周辺の測距点Ｃと視野中心軸上の測距点Ｂとを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす角αZ1BCが、鈍角及び鋭角の閾値αMAX2，αMIN2の範囲を外れている場合、被観察対象２０における被観察部の形状は、視野中心部を中心とした視野中心軸周辺の一方の側が平坦で他方の側が傾斜した形状であると推定できる。
その場合、ポイントロック点設定手段７’は、観察装置１の焦点位置にポイントロック点ＰLを設定する。
【００４７】
また、例えば、図１０(f)に示すように、角度算出手段９ｂが算出した少なくとも１つの視野中心軸周辺の測距点Ａと視野中心軸上の測距点Ｂとを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす角αABZ1が、鋭角であり、かつ、所定の閾値αMIN1よりも角度が小さく、且つ、少なくとも１つの他の視野中心軸周辺の測距点Ｃと視野中心軸上の測距点Ｂとを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす角αZ1BCが、鈍角であり、かつ、所定の閾値αMAX2よりも角度が大きい場合、被観察対象２０における被観察部の形状は視野中心部および視野中心軸周辺にかけて全体的に一方向に傾斜した形状であると推定できる。
その場合、ポイントロック点設定手段７’は、観察装置１の焦点位置にポイントロック点ＰLを設定する。
【００４８】
なお、図１０の例では、角度算出手段９ｂが算出対象とする測距点を３点として示したが、被観察部の表面における観察装置１の視野中心軸上の点及び視野中心軸周辺の２つ以上の点であれば、測距点は、例えば、図６(a)、図６(b)に示したように５点、さらに図示は省略するが９点ないしそれ以上であってもよい。それらの場合においても、ポイントロック点設定手段７’がポイントロック点を上記と同様の制御で設定可能である。
第一実施形態の医療用観察システムにおける距離算出手段９ａと同様、第二実施形態の医療用観察システムにおける角度算出手段９ｂの測距点が増えれば、被観察部の３次元形状をより明確に推定できることになり、より適した深さ位置にポイントロック点を設定することができる。さらに、画素ごとに測距点を設ければ、３次元形状を検出でき、より高精度に最適な深さ位置にポイントロック点を設定できる。
【００４９】
また、例えば、被観察対象の穴の中や突起部（山）を観察することを目的とする場合、角度算出手段９ｂは、穴の開口や突起（山）の先端部の面積の大きさに応じた位置にポイントロック点を設定するように構成してもよい。
その好適な例を図７に示した配置例と同様の配置として説明する。図７に示した配置例と同様、角度算出手段９ｂは、観察装置１が取得した視差を有する被観察部の画像を用いて、被観察部の表面における観察装置１の視野中心軸上の点Ｂ及び視野中心軸に隣接する視野中心軸周辺の２つ以上の点Ａ’，Ｃ’及び視野中心軸に隣接する視野中心軸周辺の２つ以上の点Ａ’，Ｃ’よりも視野中心軸から離れた視野中心周辺の２つ以上の点Ａ，Ｃを夫々測距点として、視野中心軸周辺の夫々の測距点と視野中心軸上の測距点とを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす夫々の角度を算出するように構成されている。
【００５０】
ここで、例えば、図１１(a)に示すように、角度算出手段９ｂが算出した視野中心軸から離れた少なくとも２つの視野中心軸周辺の測距点Ａ，Ｃと視野中心軸上の測距点Ｂとを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす角αABZ1，αZ1BCが、いずれも鋭角であり、かつ、所定の閾値αMIN1,αMIN2よりも角度が小さい場合であっても、角度算出手段９ｂが算出した視野中心軸に隣接する少なくとも２つの視野中心軸周辺の測距点Ａ’，Ｃ’と視野中心軸上の測距点Ｂとを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす角αA'BZ1，αZ1BC'が、いずれも鈍角及び鋭角の閾値αMAX1，αMIN1、αMAX2，αMIN2の範囲内にある場合には、被観察対象２０における被観察部の穴の開口の面積は広いと推定できる。
その場合、ポイントロック点設定手段７’は、視野中心軸上の測距点Ｂの位置にポイントロック点ＰLを観察装置１の焦点位置に設定する。
【００５１】
また、例えば、図１１(b)に示すように、角度算出手段９ｂが算出した視野中心軸から離れた少なくとも２つの視野中心軸周辺の測距点Ａ，Ｃと視野中心軸上の測距点Ｂとを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす角αABZ1，αZ1BCが、いずれも鈍角であり、かつ、所定の閾値αMAX1,αMAX2よりも角度が大きい場合であっても、角度算出手段９ｂが算出した視野中心軸に隣接する少なくとも２つの視野中心軸周辺の測距点Ａ’，Ｃ’と視野中心軸上の測距点Ｂとを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす角αA'BZ1，αZ1BC'が、いずれも鈍角及び鋭角の閾値αMAX1，αMIN1、αMAX2，αMIN2の範囲内にある場合には、被観察対象２０における被観察部の突起（山）の先端部の面積は広いと推定できる。
その場合、ポイントロック点設定手段７’は、視野中心軸上の測距点Ｂの位置にポイントロック点ＰLを観察装置１の焦点位置に設定する。
【００５２】
また、例えば、図１１(c)に示すように、角度算出手段９ｂが算出した視野中心軸から離れた少なくとも２つの視野中心軸周辺の測距点Ａ，Ｃと視野中心軸上の測距点Ｂとを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす角αABZ1，αZ1BCが、いずれも鋭角であり、かつ、所定の閾値αMIN1,αMIN2よりも角度が小さく、しかも、角度算出手段９ｂが算出した視野中心軸に隣接する少なくとも２つの視野中心軸周辺の測距点Ａ’，Ｃ’と視野中心軸上の測距点Ｂとを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす角αA'BZ1，αZ1BC'が、いずれも鋭角であり、かつ、所定の閾値αMIN1，αMIN2よりも角度が小さい場合、被観察対象２０における被観察部の穴の開口の面積は狭いと推定できる。
その場合、ポイントロック点設定手段７’は、例えば、視野中心軸周辺の測距点Ａ’，Ｃ’よりも視野中心軸から離れた視野中心周辺の測距点Ａと測距点Ｃの中間の深さ位置（穴の入り口）等、視野中心軸上の測距点Ｂよりも浅い位置にポイントロック点ＰLを観察装置１の焦点位置とは無関係に設定する。
【００５３】
いずれも鈍角であり、かつ、所定の閾値αMAX1，αMAX2よりも角度が大きい場合、被観察対象２０における被観察部の突起（山）の径の面積は狭いと推定できる。
その場合、ポイントロック点設定手段７’は、例えば、視野中心軸周辺の測距点Ａ’，Ｃ’よりも視野中心軸から離れた視野中心周辺の測距点Ａと測距点Ｃの中間の深さ位置（山のふもと）等、視野中心軸上の測距点Ｂよりも深い位置にポイントロック点ＰLを観察装置１の焦点位置とは無関係に設定する。
図１０や図１１の例から明らかなように、ポイントロック点設定手段７’が、角度算出手段９ｂが算出した、少なくとも視野中心軸周辺の２つの測距点と視野中心軸上の測距点とを結ぶ２つの線分と視野中心軸とのなす２つの角度に基づき、ポイントロック点を観察装置１の略視野中心軸上における所定の深さ位置に設定する構成としたことにより、術部の３次元形状に応じて、ポイントロック点が焦点位置と異なる位置、焦点位置のいずれにも設定されうる。即ち、ポイントロック点の設定が焦点位置の設定とは独立したものとなる。
【００５４】
第二実施形態の医療用観察システムによれば、３次元形状計測手段９’、ポイントロック点設定手段７’を介して、焦点位置の設定とは独立して、術部の３次元形状に応じてより適切な深さ位置に、ポイントロック点が自動的に設定されるので、操作者の負担が軽減できる。また、電動駆動量制限手段１１を介して被観察部方向への保持機構２の電動駆動量が制御されるので、手術器具の術部への衝突を回避でき手術の安全性が向上する。
【００５５】
第三実施形態
図１２は本発明の第三実施形態にかかる医療用観察システムの概略構成を示すブロック図である。図１３は第三実施形態の医療用観察システムにおけるポイントロック点の深さ位置の設定例を示す説明図で、(a)はポイントロック点の深さ位置を自動設定する例を示す図、(b)はポイントロック点の深さ位置を手動で設定する例を示す図である。
【００５６】
第三実施形態の医療用観察システムは、３次元形状計測手段、ポイントロック点設定手段に関し、第一実施形態と第二実施形態の構成を兼ね備え、さらに画面入力を介して自動的に作成されたポイントロック点を手動で修正することができる構成となっている。
詳しくは、第三実施形態の医療用観察システムは、図１２に示すように、観察装置１と、保持機構２と、移動規制制御手段３と、３次元画像表示装置４と、深さ位置指定手段５と、移動規制半径算出手段６と、ポイントロック点設定手段７”と、３次元形状計測手段９”を有している。
観察装置１、保持機構２、移動規制制御手段３は、第一実施形態の医療用観察システムと略同じである。
３次元画像表示装置４は、例えば、モニタ画面等からなり、観察装置１が取得した視差を有する被観察対象２０における被観察部の画像を用いて、例えば図示しない画像処理手段を介して合成される、被観察部の３次元画像を表示するように構成されている。
【００５７】
深さ位置指定手段５は、例えば、３次元画像表示装置４に設けられたタッチパネルからなり、３次元画像表示装置４が表示する被観察部の３次元画像上に、操作者（術者）が所望するポイントロック点の深さ位置を示す任意の点を指定可能に構成されている。
移動規制半径算出手段６は、例えば、パーソナルコンピュータ等の中央処理装置に設けられた所定の処理回路からなり、観察装置１が取得した視差を有する被観察部の画像を用いて、深さ位置指定手段５を介して被観察部の３次元画像上における任意の点が指定されたときの、被観察部における任意の点に対応する点の座標を含み観察装置１の視野中心軸に直交する仮想平面と観察装置１との距離を所定半径として算出するように構成されている。
【００５８】
３次元形状計測手段９”は、距離算出手段９ａと、角度算出手段９ｂを有し、距離算出手段９ａによる被観察部の表面における視野中心軸上の点及び視野中心軸周辺の２つ以上の点を測距点とした、各測距点でのＺ軸方向の距離の算出と、角度算出手段９ｂによる被観察部の表面における視野中心軸上の点及び視野中心軸周辺の２つ以上の点を測距点とした、視野中心軸周辺の夫々の測距点と視野中心軸上の測距点とを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす夫々の角度の算出とを行うように構成されている。
【００５９】
ポイントロック点設定手段７”は、例えば、パーソナルコンピュータ等の中央処理装置に設けられた所定の処理回路からなり、例えば、図示しないモード選択手段等を介した設定モードの切替えに応じて、移動規制半径算出手段６が算出した所定半径、または３次元形状計測手段９”の距離算出手段９ａ、角度算出手段９ｂが算出した被観察部の３次元形状の計測データに基づき、ポイントロック点を観察装置１の略視野中心軸上における所定の深さ位置に設定するように構成されている。なお、モード選択手段は、スイッチ、キーボード、リモコン等、ポイントロック点設定手段７”によるポイントロック点の設定モードを選択できるものであればどのようなもので構成してもよい。
【００６０】
ここで、第三実施形態の医療用観察システムにおけるポイントロック点の設定例を、図１３を用いて説明する。なお、図１３では、便宜上要部のみを示してある。
図１３の例では、観察装置としての鏡体１には、画像処理手段１’が接続されている。画像処理手段１’は、例えば、パーソナルコンピュータ等の中央処理装置に設けられた所定の処理回路からなり、鏡体１で取得した視差を有する被観察部の画像を用いて、３次元画像を合成する機能を有し、３次元画像表示装置４に接続している。
また、３次元画像表示装置４は、深さ位置指定手段５としてのタッチパネル機構を備えている。
なお、図１３中、Ｐ’は深さ位置指定手段５で指定した任意の点に対応する観察対象２０上の点、Ｐ”は鏡体１の視野中心軸と、点Ｐ’の座標を含み観察装置１の視野中心軸に直交する仮想平面との交点、ＰLはポイントロック点である。
【００６１】
また、第三実施形態の医療用観察システムは、例えば、パーソナルコンピュータ等の中央処理装置に、図示省略したポイントロック点の設定モード制御手段が設けられていて、初期動作時には自動設定モードが設定され、深さ位置指定手段５を介して上記任意の点が指定されたときに手動設定モードに切り替わるように、ポイントロック点の設定モードの切り替え制御がなされるようになっている。また、自動設定モードは、距離算出手段９ａによる被観察部の表面における視野中心軸上の点及び視野中心軸周辺の２つ以上の点を測距点とした、各測距点でのＺ軸方向の距離の算出値に基づく、ポイントロック点の自動設定モードと、角度算出手段９ｂによる被観察部の表面における視野中心軸上の点及び視野中心軸周辺の２つ以上の点を測距点とした、視野中心軸周辺の夫々の測距点と視野中心軸上の測距点とを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす夫々の角度の算出値に基づく、ポイントロック点の自動設定モードと、上記距離の算出値と上記角度の算出値の両方に基づく、ポイントロック点の自動設定モードを、上述した図示しないモード選択手段等から手動で予め選択できるように構成されている。
【００６２】
そして、図１３の例の医療用観察システムにおいて、術者が３次元画像表示装置４上で、任意の点を指定しない場合、図示省略したポイントロック点の設定モード制御手段を介して自動設定モードに制御される。自動設定モードの場合、図１３(a)に示すように、３次元形状計測手段９”は、観察装置１が取得した視差を有する被観察部の画像を用いて、距離算出手段９ａ、角度算出手段９ｂを介して、距離算出手段９ａによる被観察部の表面における視野中心軸上の点及び視野中心軸周辺の２つ以上の点を測距点とした、各測距点でのＺ軸方向の距離の算出と、角度算出手段９ｂによる被観察部の表面における視野中心軸上の点及び視野中心軸周辺の２つ以上の点を測距点とした、視野中心軸周辺の夫々の測距点と視野中心軸上の測距点とを結ぶ夫々の線分と視野中心軸とのなす夫々の角度の算出を行う。そして、ポイントロック点設定手段７”は、３次元形状計測手段９”の距離算出手段９ａ、角度算出手段９ｂが算出した被観察部の３次元形状の計測データに基づき、ポイントロック点ＰLを観察装置１の略視野中心軸上における所定位置に設定する。これにより、ポイントロック点ＰLが自動的に設定され、移動規制制御手段３を介してポイントロック点ＰLを中心とする所定半径の球面状に鏡体１の移動軌跡が規制される。
【００６３】
また、術者が図１３(b)に示すように、３次元画像表示装置４上で、深さ位置指定手段５を介して任意の点を指定した場合、図示省略したポイントロック点の設定モード制御手段を介して手動設定モードに制御される。手動設定モードの場合、移動規制半径算出手段６は、深さ位置指定手段５を介して被観察部における上記任意の点に対応する点Ｐ’の座標を含み観察装置１の視野中心軸に直交する仮想平面と観察装置１との距離を所定半径ｌ’として算出する。そして、ポイントロック点設定手段７”は、移動規制半径算出手段６が算出した所定半径ｌ’に基づき、ポイントロック点ＰLを観察装置１の略視野中心軸上において観察装置１に備わる観察光学系の対物レンズの先端面から所定半径ｌ’離れた位置Ｐ”に設定する。これにより、ポイントロック点ＰLが視野中心軸上の被観察部の表面から離れた所定位置Ｐ”に設定され、移動規制制御手段３を介してその被観察部の表面から離れた所定位置の点Ｐ”をポイントロック点ＰLとする所定半径ｌ’の球面状に鏡体１の移動軌跡が規制される。
【００６４】
第三実施形態の医療用観察システムによれば、第一実施形態や第二実施形態の医療用観察システムと同様、３次元形状計測手段９”、ポイントロック点設定手段７”を介して、焦点位置の設定とは独立して、術部の３次元形状に応じてより適切な深さ位置に、ポイントロック点が自動的に設定されるので、操作者の負担が軽減できる。さらに、例えば、一方のモードで術部の３次元形状に応じたより適切な深さ位置にポイントロック点を自動的に設定した後に、他方のモードへ切り替えて、術者がタッチパネルで任意の深さ位置を指定することで、ポイントロック点の深さ位置を微調整することができる。
【００６５】
また、第三実施形態の医療用観察システムによれば、術者は視野中心軸上での被観察部に対するポイントロック点の深さ位置を、３次元画像表示装置４を観察しながら所望の位置に容易に設定できる。
【００６６】
ポイントロック点の深さ位置を任意に設定することのできる従来技術として上述した特許文献１に記載の手術用顕微鏡では、図１６に示すデータ入力手段８３を用いてポイントロック点Ｓ１の差異データΔｆを数値で入力する構成となっている。しかし、術者が３次元画像表示装置に表示される３次元画像を見ながらポイントロック点を所望の深さ位置に移動させるために必要な差異データΔｆを数値で把握することは非常に困難である。このため、差異データΔｆの入力値が所望の深さ位置に対し前後してずれ易く、複数回のデータ入力操作が必要となる等、操作が煩雑化してしまい易い。
これに対し、第三実施形態の医療用観察システムによれば、術者が所望の深さ位置を数値で把握することなく、３次元画像表示装置４に表示される３次元画像上の任意の部位を指定するだけで所望するポイントロック点の深さ位置を設定できるので、ポイントロック点の深さ位置を設定し直さずに済み操作が非常に簡単になる。
【００６７】
なお、第三実施形態の医療用観察システムにおいては、図１２に鎖線で示したように、３次元指標投影手段８を備えるとより好ましい。
３次元指標投影手段８は、例えば、パーソナルコンピュータ等の中央処理装置に設け、３次元画像表示装置４が表示する被観察部の３次元画像上におけるポイントロック点設定手段７が設定したポイントロック点の座標位置に、３次元の指標像を投影するように構成する。
このようにすれば、術者が、３次元画像表示装置４が表示する表示画面上でポイントロック点を確認することができる。
その他の構成及び作用効果は、第一実施形態及び第二実施形態の医療用観察システムと略同じである。
【００６８】
第三実施形態の変形例
図１４は第三実施形態の変形例にかかる医療用観察システムの概略構成を示すブロック図である。図１５は第三実施形態の変形例の医療用観察システムにおけるポイントロック点の夫々の設定手順における要部の構成を示す説明図で、(a)は３次元表示装置が表示する被観察部の３次元画像上に指標を重像させるための要部構成を示す図、(b)は深さ位置調整手段を操作して表示される指標、及び指標の奥行きに対応した左右の視差を示す２つの点を(a)のＹ方向からみた概念図、(c)は深さ位置調整手段を介して調整される視差を示す２点の画像中心からの２次元座標系での座標位置を演算する座標位置検出手段及び座標位置検出手段で検出した座標位置に基づき、指標を３次元画像表示装置の画像表示領域の中心軸上に位置させるための実空間上での保持部材の移動距離を演算する２次元方向移動制御手段の演算部を示す図、(d)は２次元方向移動制御手段が演算部の演算結果に基づき、２次元方向移動手段による観察装置の移動の制御に関連する要部の構成を示す図、(e)は深さ位置調整手段を介して調整される視差を示す２点に基づき所定半径を算出する移動規制半径算出手段を示す図、(f)は移動規制半径算出手段が算出した所定半径に基づき、ポイントロック点を観察装置の略視野中心軸上における所定の深さ位置に設定するポイントロック点設定手段を示す図である。
【００６９】
第三実施形態の変形例の医療用観察システムは、図１４に示すように、観察装置１と、保持機構２と、移動規制制御手段３と、３次元画像表示装置４と、移動規制半径算出手段６’と、ポイントロック点設定手段７”と、３次元形状計測手段９”と、２次元方向移動手段１２と、指標重像手段１３と、深さ位置調整手段１４と、座標位置検出手段１５と、２次元方向移動制御手段１６を有している。
【００７０】
２次元方向移動手段１２は、例えば、保持機構２の一部の機構（Ｘ方向アクチュエータ及びＹ方向アクチュエータ）からなり、観察装置１を、観察装置１の視野中心軸に対して垂直な２次元座標方向に移動させることができるように構成されている。
指標重像手段１３は、例えば、観察装置１の鏡体部に取付けられたジョイスティック等のポインティングデバイス１３ａ及び、ポインティングデバイスに接続するパーソナルコンピュータ等の中央処理装置に設けられた所定の処理回路（図示省略）等からなり、３次元画像表示装置４が表示する被観察部の３次元画像上におけるポイントロック点を所望する位置に、指標を重像可能に構成されている。
深さ位置調整手段１４は、例えば、観察装置１の鏡体部やジョイスティック１３ａに取り付けられた操作ボタン１４ａ及び、操作ボタンに接続するパーソナルコンピュータ等の中央処理装置に設けられた所定の処理回路（図示省略）等からなり、３次元画像表示装置４が表示する被観察部の３次元画像上に重像された指標の深さ位置を、視差を表す２点で示すとともに視差を表す２点間の距離を変えることで指標の深さ位置を調整可能に構成されている。
【００７１】
座標位置検出手段１５は、例えば、パーソナルコンピュータ等の中央処理装置に設けられた所定の処理回路からなり、深さ位置調整手段１４により設けられた指標の視差を表す２点についての、３次元画像表示装置４の画像表示領域の中心軸を原点とする２次元座標系での座標位置を検出するように構成されている。
２次元方向移動制御手段１６は、例えば、保持機構２の一部の機構（Ｘ方向アクチュエータ及びＹ方向アクチュエータ）に接続されたセンサ（Ｘ方向センサ、Ｙ方向センサ）及び、センサに接続するパーソナルコンピュータ等の中央処理装置に設けられた所定の処理回路（図示省略）等からなり、座標位置検出手段１５が検出した指標の視差を表す２点の２次元座標系での座標位置に基づき、指標が３次元画像表示装置４の画像表示領域の中心軸上に位置するように、２次元方向移動手段１２による観察装置１の移動を制御するように構成されている。
移動規制半径算出手段６’は、例えば、パーソナルコンピュータ等の中央処理装置に設けられた所定の処理回路からなり、観察装置１が取得した視差を有する被観察部の画像を用いて、深さ位置指定手段５を介して被観察部の３次元画像上における任意の点が指定されたときの、被観察部における任意の点に対応する点の座標を含み観察装置１の視野中心軸に直交する仮想平面と観察装置１との距離を所定半径として算出することに加えて、深さ位置調整手段１４で指標の深さ位置を示す視差を表す２点間の距離が調整されたときに、調整された視差を表す２点間の距離に基づき、所定半径を算出するように構成されている。
その他の観察装置１、保持機構２、移動規制制御手段３、３次元画像表示装置４、深さ位置指定手段５、ポイントロック点設定手段７”、３次元形状計測手段９”の構成は、第三実施形態の医療用観察装置と略同じである。
【００７２】
このように構成された第三実施形態の医療用観察システムにおいては、ポイントロック点の手動モードでの設定を次のようにして行なう。
術者は、図１５(a)に示すように、観察装置１の鏡体部に取り付けられたジョイスティック１３ａを操作して、３次元表示装置４が表示する被観察部の３次元画像上においてポイントロック点を所望する位置に指標を重像させる。
【００７３】
次に、術者は、ジョイスティック１３ａに取り付けられた操作ボタン１４ａを操作する。すると、図１５(b)に示すように、３次元画像表示装置４が表示する被観察部の３次元画像上に重像された指標の深さ位置が、視差を表す２点で表示される。術者は、操作ボタン１４ａを操作して、視差を表す２点間の距離を変えることで指標の深さ位置を所望の位置に調整する。これにより、３次元画像表示装置４が表示する被観察部の３次元画像上におけるポイントロック点を所望する３次元の座標位置が定まる。
【００７４】
３次元画像表示装置４が表示する被観察部の３次元画像上におけるポイントロック点を所望する３次元座標の位置が定まると、図１５(c)に示すように、座標位置検出手段１５が、操作ボタン１４ａにより設けられた指標の視差を表す２点の、３次元画像表示装置４の画像表示領域の中心軸Ｏを原点とする２次元座標系での座標位置（左目用座標位置（ｘL，ｙ）、右目用座標位置（ｘR，ｙ））を検出する。
【００７５】
次いで、２次元方向移動制御手段１６が、座標位置検出手段１５が検出した指標の視差を表す２点の２次元座標系での座標位置に基づき、指標が３次元画像表示装置４の画像表示領域の中心軸Ｏ上に位置するように、２次元方向移動手段１２による観察装置１の移動を制御する。
【００７６】
詳しくは、２次元方向移動制御手段１６を構成する処理回路が、まず、指標の視差を表す２点の２次元座標系での座標位置（左目用座標位置（ｘL，ｙ）、右目用座標位置（ｘR，ｙ））を用いて、指標点を３次元画像表示装置４の画像表示領域の中心軸上に位置させるために必要な実空間上での２次元方向移動手段１２による観察装置１の２次元方向（ここではＸ方向及びＹ方向）の移動量（Ｘ，Ｙ）を演算する。
【００７７】
次いで、２次元方向移動制御手段１６を構成するＸ方向センサ１６ａ、Ｙ方向センサ１６ｂが、図１５(d)に示すように、演算した２次元方向移動手段１２による観察装置１の２次元方向（ここではＸ方向及びＹ方向）の移動量（Ｘ，Ｙ）のデータに基づき、２次元方向移動手段１２（Ｘ方向アクチュエータ１２ａ、Ｙ方向アクチュエータ１２ｂ）を介して保持機構２に保持されている観察装置１を、指標が３次元画像表示装置の画像表示領域の中心軸Ｏ上に位置するように移動させる。なお、図１５(d)では、便宜上、Ｘ方向アクチュエータ１２ａ及びＸ方向センサ１６ａとＹ方向アクチュエータ１２ｂ及びＹ方向センサ１６ｂとを、同じ向きに示したが、実際には互いに垂直に配置され、互いに垂直な方向に移動及び移動制御する。
【００７８】
また、移動規制半径算出手段６’は、図１５(e)に示すように操作ボタン１４ａの操作を介して調整された視差を表す２点間の距離Δｘに基づき、所定半径（実空間における指標の鏡体までの距離Ｒ）を演算する。
【００７９】
２次元方向移動制御手段１６、２次元方向移動手段１２が、指標が３次元画像表示装置４の画像表示領域の中心軸Ｏ上に位置するように観察装置１を移動させ、移動規制半径算出手段６’が、所定半径（実空間における指標の鏡体までの距離Ｒ）を算出した後、ポイントロック点設定手段７”は、移動規制半径算出手段６’が算出した所定半径（実空間における指標の鏡体までの距離Ｒ）に基づき、ポイントロック点を観察装置１の略視野中心軸Ｏ上における所定の深さ位置（実空間における指標位置Ｒの深さ位置）に設定する。
以後、移動規制制御手段３は、図１５(f)に示すように、ポイントロック点設定手段７”が設定したポイントロック点に基づき、観察装置１の移動軌跡がポイントロック点を中心とする所定半径の球面状に規制されるように、保持機構２を制御する。
【００８０】
近年では、患者のＱＯＬの観点から手術の低侵襲化が進んでいる。脳神経外科においてもキーホールサージャリーのように、小さな穴を開けて処置を行なう手技が行なわれている。開口が狭い（視野が狭い）状態で内部を広く観察するためには、移動軌跡が開口中心をポイントロック点とする半球状となるように鏡体を傾斜させて内部の視野を観察する必要がある。しかし、操作者がポイントロック点を術部の開口といった３次元的な空間位置に正確に合わせることは困難である上、さらに、ポイントロック点を所望する位置が画像の視野中心軸上からずれている場合に、鏡体をＸＹ方向に移動させてポイントロック点を所望する位置を画像中心軸上に位置合わせする作業も必要となり、操作者の負担が増える。
【００８１】
しかるに、第三実施形態の変形例の医療用観察システムによれば、３次元画像表示装置４に表示された３次元画像上において、指標重像手段１３を介してポイントロック点として所望する任意の点に指標を重像させ、深さ位置調整手段１４を介して指標の深さ位置を所望の位置に調整すれば、座標位置検出手段１５、２次元方向移動制御手段１６、移動半径算出手段６’、ポイントロック点設定手段７”が、指標の実空間上での座標位置を演算して、その指標の座標位置にポイントロック点を自動的に設定するので、術者が３次元画像表示装置４に表示された術部の３次元画像を観察しながら所望する３次元座標上におけるより正確な位置にポイントロック点を容易に設定できる。
その他の作用効果は、図１２に示した第三実施形態の医療用観察システムと略同じである。
【００８２】
以上、本発明の医療用観察システムの実施形態について説明したが、本発明の医療用観察システムは、上記の実施形態の構成に限定されるものではい。例えば、第一実施形態と第二実施形態とを組み合わせてもよいし、第三実施形態における３次元形状検出手段を第一実施形態又は第二実施形態と同様に構成しても勿論よい。
【００８３】
以上説明したように、本発明の医療用観察システムは、特許請求の範囲に記載した発明の他にも、次のような特徴を備えている。
【００８４】
（１）視差を有する被観察部の画像を取得する観察装置と、前記観察装置を３次元方向に移動自在に保持する保持機構と、前記観察装置の移動軌跡が傾斜中心点を中心とする所定半径の球面状に規制されるように、前記保持機構を制御する移動規制制御手段と、前記観察装置が取得した前記視差を有する被観察部の画像を用いて被観察部の３次元画像を表示する３次元画像表示装置と、前記３次元画像表示装置が表示する被観察部の３次元画像上に、所望する前記ポイントロック点の深さ位置を示す任意の点を指定可能な深さ位置指定手段と、前記観察装置が取得した前記視差を有する被観察部の画像を用いて、前記深さ位置指定手段を介して被観察部の３次元画像上における前記任意の点が指定されたときの、被観察部における前記任意の点に対応する点の座標を含み前記観察装置の視野中心軸に直交する仮想平面と前記観察装置との距離を前記所定半径として算出する移動規制半径算出手段を有し、ポイントロック点設定手段は、更に、前記移動規制半径算出手段が算出した前記所定半径に基づき、前記ポイントロック点を前記観察装置の略視野中心軸上における所定の深さ位置に設定することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の医療用観察システム。
【００８５】
（２）前記３次元画像表示装置が表示する前記被観察部の３次元画像上における前記ポイントロック点設定手段が設定した前記ポイントロック点の座標位置に、３次元の指標像を投影する３次元指標投影手段を有することを特徴とする上記（１）に記載の医療用観察システム。
【００８６】
（３）前記観察装置を前記観察装置の視野中心軸に対して垂直な２次元座標方向に移動させる２次元方向移動手段と、前記３次元画像表示装置が表示する前記被観察部の３次元画像上における前記ポイントロック点を所望する位置に前記指標を重像可能な指標重像手段と、前記３次元画像表示装置が表示する前記被観察部の３次元画像上に重像された指標の深さ位置を、視差を表す２点で示すとともに前記視差を表す２点間の距離を変えることで前記指標の深さ位置を調整可能な深さ位置調整手段と、前記深さ位置調整手段により設けられた前記指標の視差を表す２点についての、前記３次元画像表示装置の画像表示領域の中心軸を原点とする２次元座標系での座標位置を検出する座標位置検出手段と、前記座標位置検出手段が検出した前記指標の視差を表す２点の２次元座標系での座標位置に基づき、前記指標が前記３次元画像表示装置の画像表示領域の中心軸上に位置するように、前記２次元方向移動手段による前記観察装置の移動を制御する２次元方向移動制御手段を更に有し、前記移動規制半径算出手段は、前記深さ位置調整手段で前記指標の深さ位置を示す前記視差を表す２点間の距離が調整されたときには、調整された前記視差を表す２点間の距離に基づき、前記所定半径を算出することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の医療用観察システム。
【００８７】
（４）前記２次元方向移動制御手段は、前記指標を前記３次元画像表示装置の画像表示領域の中心軸上に位置させるために必要な前記２次元方向移動手段の移動量を、前記座標位置検出手段が検出した前記指標の視差を表す２点の２次元座標系での座標位置と前記３次元画像表示装置が表示する前記３次元画像の表示倍率とから算出することを特徴とする上記（３）に記載の医療用観察システム。
【００８８】
（５）前記指標重像手段は、前記観察装置の鏡体部に取付けられたポインティングデバイスからなることを特徴とする上記（３）又は（４）に記載の医療用観察システム。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の医療用観察装置は、ポイントロック点を中心として異なる観察方向から被観察部を観察することが求められるあらゆる分野に有用である。
【符号の説明】
【００９０】
１              観察装置（鏡体）
１’            画像処理手段
２              保持機構
３              移動規制制御手段
４              ３次元画像表示装置
５              深さ位置指定手段
６、６’        移動規制半径算出手段
７、７’、７”  ポイントロック点設定手段
８              ３次元指標投影手段
９、９’、９”  ３次元形状計測手段
９ａ            距離算出手段
９ｂ            角度算出手段
１０            電動駆動手段
１１            電動駆動量制御手段
１２            ２次元方向移動手段
１２ａ          Ｘ方向アクチュエータ
１２ｂ          Ｙ方向アクチュエータ
１３            指標重像手段
１３ａ          ジョイスティック（ポインティングデバイス）
１４            深さ位置調整手段
１４ａ          操作ボタン
１５            座標位置検出手段
１６            ２次元方向移動制御手段
１６ａ          Ｘ方向センサ
１６ｂ          Ｙ方向センサ
２０            被観察対象
５０            鏡体
６０            対物レンズ
６１Ｒ          右目用の光軸
６１Ｌ          左目用の光軸
６２            レンズ駆動部
６３            移動枠
６４            ラック
６５            ピニオン
６６            フォトインタラプタ
６７            対物レンズ位置検出手段
７１            傾斜ロッド駆動部
７２            傾斜ロッド位置検出部
８１            焦準位置検出用カウンタ回路
８２            制御部
８３            データ入力手段
８４            ＥＥＰＲＯＭ
８５            第２ドライバ回路
８６            第１ドライバ回路
８７            ＲＯＭ
８８            ウォッチドッグタイマ回路
【図１】
0005767142.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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